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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024042883
(43)【公開日】2024-03-29
(54)【発明の名称】流体混合器
(51)【国際特許分類】
B01F 25/42 20220101AFI20240322BHJP
B01F 23/45 20220101ALI20240322BHJP
B01F 23/20 20220101ALI20240322BHJP
【ＦＩ】
B01F25/42
B01F23/45
B01F23/20
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022147802
(22)【出願日】2022-09-16
(71)【出願人】
【識別番号】000192590
【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100109058
【弁理士】
【氏名又は名称】村松 敏郎
(72)【発明者】
【氏名】緒方 健人
(72)【発明者】
【氏名】藤澤 彰利
(72)【発明者】
【氏名】市橋 伸理
(72)【発明者】
【氏名】松岡 亮
【テーマコード（参考）】
4G035
【Ｆターム（参考）】
4G035AB26
4G035AB37
4G035AC12
(57)【要約】
【課題】第１流体と第２流体とを効率よく混合する。
【解決手段】流体混合器３０は流路形成体を備え、これに混合流路４０が形成される。混合流路４０は、主流路と第２流体導入流路４２とを含む。主流路は、第１流体導入部４１と、合流折返し部４３と、混合部４４と、を含み、前記混合部４４は混合流体導出部４６ａを含む。前記第１流体導入部４１は、第１流体が第１導入方向に沿って合流折返し部４３内に導入されることを許容する。合流折返し部４３は、第１流体が第２流体とともに折り返して混合流体導出部４６ａに流れることを許容する。第２流体導入流路４２は、第１流体導入部４１及び混合流体導出部４６ａのそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有し、第２流体を第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って合流折返し部４３に導入して第１流体に合流させる。
【選択図】図１
【解決手段】流体混合器３０は流路形成体を備え、これに混合流路４０が形成される。混合流路４０は、主流路と第２流体導入流路４２とを含む。主流路は、第１流体導入部４１と、合流折返し部４３と、混合部４４と、を含み、前記混合部４４は混合流体導出部４６ａを含む。前記第１流体導入部４１は、第１流体が第１導入方向に沿って合流折返し部４３内に導入されることを許容する。合流折返し部４３は、第１流体が第２流体とともに折り返して混合流体導出部４６ａに流れることを許容する。第２流体導入流路４２は、第１流体導入部４１及び混合流体導出部４６ａのそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有し、第２流体を第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って合流折返し部４３に導入して第１流体に合流させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するための流体混合器であって、
少なくとも一つの混合流路が形成された流路形成体を備え、
前記少なくとも一つの混合流路は、主流路と第２流体導入流路とを含み、
前記主流路は、第１流体導入部と、合流折返し部と、混合部と、を含み、当該混合部は混合流体導出部を含み、前記第１流体導入部は、前記第１流体が第１導入方向に沿って前記合流折返し部内に導入されることを許容するように前記合流折返し部とつながり、前記合流折返し部は、前記第１流体導入部を通じて前記合流折返し部に導入される前記第１流体が前記第２流体導入流路を通じて前記合流折返し部に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部に流れることを許容し、前記混合部は、前記合流折返し部に導入された前記第１流体及び前記第２流体が互いに混合されながら混合流体として流れることを許容するように形成され、前記混合流体導出部は、前記第１流体及び前記第２流体が前記合流折返し部から前記第１導入方向と逆向きの導出方向に流出することを許容するように当該合流折返し部につながり、
前記第２流体導入流路は、前記主流路の前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部のそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有し、前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入して前記第１流体と合流させるように前記合流折返し部と連通する、流体混合器。
少なくとも一つの混合流路が形成された流路形成体を備え、
前記少なくとも一つの混合流路は、主流路と第２流体導入流路とを含み、
前記主流路は、第１流体導入部と、合流折返し部と、混合部と、を含み、当該混合部は混合流体導出部を含み、前記第１流体導入部は、前記第１流体が第１導入方向に沿って前記合流折返し部内に導入されることを許容するように前記合流折返し部とつながり、前記合流折返し部は、前記第１流体導入部を通じて前記合流折返し部に導入される前記第１流体が前記第２流体導入流路を通じて前記合流折返し部に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部に流れることを許容し、前記混合部は、前記合流折返し部に導入された前記第１流体及び前記第２流体が互いに混合されながら混合流体として流れることを許容するように形成され、前記混合流体導出部は、前記第１流体及び前記第２流体が前記合流折返し部から前記第１導入方向と逆向きの導出方向に流出することを許容するように当該合流折返し部につながり、
前記第２流体導入流路は、前記主流路の前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部のそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有し、前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入して前記第１流体と合流させるように前記合流折返し部と連通する、流体混合器。
【請求項2】
請求項１に記載の流体混合器であって、前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部から導入される前記第１流体と前記第２流体とを互いに衝突させるように前記合流折返し部とつながる、流体混合器。
【請求項3】
請求項２に記載の流体混合器であって、前記第２導入方向に沿う方向に見て前記第２流体導入流路の出口の少なくとも一部が前記第１流体導入部の出口と重なっている、流体混合器。
【請求項4】
請求項３に記載の流体混合器であって、前記第２導入方向に沿う方向に見て前記第２流体導入流路の出口の全部が前記第１流体導入部の出口と重なっている、流体混合器。
【請求項5】
請求項２に記載の流体混合器であって、前記第２流体導入流路は、前記主流路の前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部のそれぞれの流路断面積よりも小さい流路断面積を有する、流体混合器。
【請求項6】
請求項１に記載の流体混合器であって、前記第１導入方向、前記導出方向及び前記第２導入方向は、共通の混合流路面に対してそれぞれ平行である、流体混合器。
【請求項7】
請求項６に記載の流体混合器であって、前記少なくとも一つの混合流路が複数の混合流路を含み、当該複数の混合流路が前記混合流路面と直交する配列方向に沿って配列されている、流体混合器。
【請求項8】
請求項６に記載の流体混合器であって、前記混合部は、前記混合流路面に沿って前記混合流体を往復させながら当該混合流体における前記第１流体と前記第２流体との混合を進行させるように形成されている、流体混合器。
【請求項9】
請求項８に記載の流体混合器であって、前記混合部は、前記混合流体が往復する方向である往復方向の一方の側に配置された複数の第１折返し部と前記往復方向の他方の側に配置された少なくとも一つの第２折返し部とを含み、前記複数の第１折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部のそれぞれにおいて前記混合流体を折返しさせるように形成されるとともに、前記少なくとも一つの第２折返し部が前記合流折返し部とともに前記往復方向と直交する折返し部配列方向に沿って配列され、前記複数の第１折返し部が前記往復方向において前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部と反対の側で前記折返し部配列方向に沿って配列されている、流体混合器。
【請求項10】
請求項９に記載の流体混合器であって、前記流路形成体は、前記主流路のうちの少なくとも往復流路部が形成された本体部と、前記第２流体導入流路が形成された導入側閉止部材と、を含み、前記往復流路部は、前記複数の第１折返し部と前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部との間で前記混合流体を前記往復方向に往復させる部分であり、前記本体部は、前記複数の混合流路のそれぞれの前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部を画定する折返し面を含み、前記導入側閉止部材は前記折返し面を閉止して前記複数の混合流路を成立させるように前記本体部に着脱可能に装着される、流体混合器。
【請求項11】
請求項６に記載の流体混合器であって、前記合流折返し部は、前記第１流体及び前記第２流体を前記混合流路面と直交する合流折返し方向に流すように形成されている、流体混合器。
【請求項12】
請求項９に記載の流体混合器であって、前記合流折返し部は、前記第１流体及び前記第２流体を前記混合流路面と直交する合流折返し方向に流すように形成され、前記少なくとも一つの第２折返し部は、前記混合流体を前記合流折返し方向と平行な第２折返し方向に流すように形成され、前記複数の第１折返し部のそれぞれは、前記混合流体を前記第２折返し方向と逆の第１折返し方向に流すように形成されている、流体混合器。
【請求項13】
請求項１０に記載の流体混合器であって、前記折返し面に前記合流折返し部を画定する凹部が形成され、前記導入側閉止部材は、弾性変形しながら前記凹部の周囲で前記折返し面と密着することにより前記合流折返し部を密閉する密閉部材を含み、当該密閉部材に前記凹部とつながって前記第２流体導入流路を構成する導入孔が形成されている、流体混合器。
【請求項14】
請求項１０に記載の流体混合器であって、前記導入側閉止部材は、前記本体部に連結される閉止部材本体と、前記合流折返し部が形成された密閉部材と、を含み、前記密閉部材は、前記閉止部材本体が前記本体部に連結されるのに伴って弾性変形しながら前記折返し面と密着することにより当該折返し面との間で前記合流折返し部を密閉し、前記閉止部材本体に前記合流折返し部とつながって前記第２流体導入流路を構成する第２流体導入孔が形成されている、流体混合器。
【請求項15】
第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するための流体混合システムであって、
請求項１～１４のいずれかに記載の流体混合器と、
前記流体混合器の前記第１流体導入部に前記第１流体を供給する第１流体供給部と、
前記流体混合器の前記第２流体導入流路に前記第２流体を供給する第２流体供給部と、を備える、流体混合システム。
請求項１～１４のいずれかに記載の流体混合器と、
前記流体混合器の前記第１流体導入部に前記第１流体を供給する第１流体供給部と、
前記流体混合器の前記第２流体導入流路に前記第２流体を供給する第２流体供給部と、を備える、流体混合システム。
【請求項16】
第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するための流体混合方法であって、
請求項１～１４のいずれかに記載の流体混合器を用意することと、
前記第１流体導入部を通じて前記第１流体を前記第１導入方向に沿って前記合流折返し部内に導入することと、
前記第２流体導入流路を通じて前記第２流体を前記第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入することにより前記第１流体に合流させることと、
前記第１流体及び前記第１流体に合流した前記第２流体を前記混合流体として前記合流折返し部から前記混合流体導出部を通じて導出させることと、を含む、流体混合方法。
請求項１～１４のいずれかに記載の流体混合器を用意することと、
前記第１流体導入部を通じて前記第１流体を前記第１導入方向に沿って前記合流折返し部内に導入することと、
前記第２流体導入流路を通じて前記第２流体を前記第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入することにより前記第１流体に合流させることと、
前記第１流体及び前記第１流体に合流した前記第２流体を前記混合流体として前記合流折返し部から前記混合流体導出部を通じて導出させることと、を含む、流体混合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、第１流体に第２流体を導入して両者を混合するための流体混合器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、互いに異なる第１流体と第２流体とを効率よく混合するための手段として、混合流路が形成された混合器が知られている。前記混合流路は、前記第１流体に前記第２流体が合流して両流体が互いに混合されることを可能にするように形成され、これにより、当該第１及び第２流体が効率良く混合されることを可能にする。
【0003】
例えば特許文献１には、第１原料液体と第２原料液体とを混合して両者の間で化学反応を生じさせるための反応器が開示されている。当該反応器は、互いに積層される複数の反応流路基板を備え、当該複数の反応流路基板のそれぞれには、複数の第１反応溝、複数の第２反応溝及び複数の貫通孔が形成されている。前記複数の第１反応溝は、各反応流路基板の一方の面（表側面）に形成され、各第１反応溝を前記第１原料液体が流れることを許容する。前記複数の第２反応溝は各反応流路基板の他方の面（裏側面）に形成され、各第２反応溝を前記第２原料液体が流れることを許容する。前記複数の貫通孔は、前記第１反応溝の途中部分と前記第２反応溝の終端とを相互に連通するように各反応流路基板を板厚方向に貫通し、前記第１反応溝を流れる前記第１原料流体に前記第２反応溝から前記貫通孔を通じて前記第２原料流体が合流することを許容する。このようにして互いに合流した前記第１及び第２原料流体は前記貫通孔よりも下流側の領域で前記第１反応溝内を流れ、これにより互いに混合されて化学反応を起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－２１１９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記流体混合器では、前記反応流路基板の板厚方向について互いに異なる位置に前記第１反応溝及び前記第２反応溝を設けて両反応溝を並行させる必要があり、このことは、当該板厚方向についての流体混合器全体の寸法を大きくする。また、前記第２反応溝の終端に貫通穴が設けられていて、当該終端に突き当たった第２流体が前記第１及び第２反応溝と直交する方向に前記貫通穴に流入することにより第１流体への合流が許容されるため、前記第２流体が前記第１流体との合流に至るまでの流れ及び流路の構造が複雑である。特に、前記第２反応溝の終端で第２流体の向きが大きく変わることは、大きな流路抵抗を生じさせ、目詰まりを生じさせ易く、さらに、当該目詰まりが生じた場合のメンテナンスも容易でない。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑み、簡素かつコンパクトな構造で第１流体と第２流体とを効率よく混合することが可能な流体混合器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
提供されるのは、第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するための流体混合器である。当該流体混合器は、少なくとも一つの混合流路が形成された流路形成体を備える。前記少なくとも一つの混合流路は、主流路と第２流体導入流路とを含む。前記主流路は、第１流体導入部と、合流折返し部と、混合部と、を含み、前記混合部は混合流体導出部を含む。前記第１流体導入部は、前記第１流体が第１導入方向に沿って前記合流折返し部内に導入されることを許容するように前記合流折返し部とつながる。前記合流折返し部は、前記第１流体導入部を通じて前記合流折返し部に導入される前記第１流体が前記第２流体導入流路を通じて前記合流折返し部に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部に流れることを許容する。前記混合部は、前記合流折返し部に導入された前記第１流体及び前記第２流体が互いに混合されながら混合流体として流れることを許容するように形成される。前記混合流体導出部は、前記第１流体及び前記第２流体が前記合流折返し部から前記第１導入方向と逆向きの導出方向に流出することを許容するように当該合流折返し部につながる。前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部のそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有し、前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入して前記第１流体と合流させるように前記合流折返し部とつながる。
【0008】
このように、前記第２流体導入流路は、前記主流路において第１流体が折り返す部分である前記合流折返し部に第２流体を導入するものであるので、大きな流路長及び複雑な形状を有する必要がない。従って、当該第２流体導入流路における第２流体の流路抵抗を抑えて混合効率を高めることが可能である。また、前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部の前記第１導入方向と反対の第２導入方向に第２流体を導入するものであるため、当該第１流体導入部と当該第２流体導入流路とを略同一平面上に配列することが可能であり、このことは前記流路形成体のコンパクト化を可能にする。
【0009】
ここにおいて、「前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入」するとは、前記第１導入方向と前記第２導入方向とが完全に１８０°異なるものに限定する趣旨ではなく、前記合流折返し部に対して前記第１流体導入部と反対の側から第２流体を導入することが可能な程度まで当該第１及び第２導入方向に差（好ましくは１３５°以上の角度）が与えられていればよい。
【0010】
前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部から導入される第１流体と第２流体とを互いに衝突させるように前記合流折返し部とつながることが、好ましい。このことは、第１及び第２流体を高い相対速度（互いに逆向きの速度）で互いに衝突させることを可能にし、これにより、前記第１及び第２流体が高い効率で互いに混合されながら前記混合部を流れることを可能にする。
【0011】
具体的には、前記第２導入方向に沿う方向に見て前記第２流体導入流路の出口の少なくとも一部（好ましくは全部）が前記第１流体導入部の出口と重なっているのがよい。このことは、前記第２流体導入流路を通じて前記合流折返し部に導入される前記第２流体が前記第１流体導入部を通じて前記合流折返し部に導入される前記第１流体と確実に衝突することを可能にする。
【0012】
前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部の流路断面積よりも小さい流路断面積を有することが好ましい。このことは、前記第２流体を高い速度で前記合流折返し部に導入することを可能にし、これにより、互いに衝突する第１及び第２流体の相対速度をさらに高めることを可能にする。しかも、上述のように、前記第２流体導入流路は、前記主流路の折返し部分である前記合流折返し部に前記第２流体を導入すればよく、大きな流路長は要しないので、当該第２流体導入流路の断面積が小さくてもこれに起因する圧力損失は少なく、閉塞のリスクも低い。また、仮に当該閉塞が生じたとしても、前記第２流体導入流路のメンテナンスは容易である。このように、前記流体混合器は、圧力損失及び閉塞のリスクを抑えながら前記第１流体と前記第２流体とが効率よく混合されることを可能にする。
【0013】
前記第１導入方向、前記導出方向及び前記第２導入方向は、共通の混合流路面に対してそれぞれ平行であることが好ましい。このことは、コンパクトな構造で前記第１流体の導入と前記混合流体の導出との双方が行われることを可能にする。
【0014】
この態様において、前記混合部は、前記混合流路面に沿って前記混合流体を往復させながら当該混合流体における前記第１流体と前記第２流体との混合を進行させるように形成されていることが、好ましい。このことは、共通の前記混合流路面に沿ったコンパクトな構造で、前記第１及び第２流体を互いに合流させるのに加えてその合流後の第１及び第２流体の混合を進行させるために十分な流路長（前記混合部の長さ）を確保する（例えば反応器の場合には第１流体と第２流体との間での反応を進行させるために十分な時間を確保する）ことを可能にする。
【0015】
この態様では、さらに、前記少なくとも一つの混合流路が複数の混合流路を含み、当該複数の混合流路が前記混合流路面と直交する配列方向に沿って配列されていることが、好ましい。このことは、コンパクトな構造で前記複数の混合流路が配置されることを可能にし、これにより、限られたスペース内でより多くの第１及び第２流体が混合処理されることを可能にする。
【0016】
前記混合部は、より具体的には、前記混合流体が往復する方向である往復方向の一方の側に配置された複数の第１折返し部と前記往復方向の他方の側に配置された少なくとも一つの第２折返し部とを含み、前記複数の第１折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部のそれぞれにおいて前記混合流体を折返しさせるように形成されるとともに、前記少なくとも一つの第２折返し部が前記合流折返し部とともに前記往復方向と直交する折返し部配列方向に沿って配列され、前記複数の第１折返し部が前記往復方向において前記少なくとも一つの第２折返し部と反対の側で前記折返し部配列方向に沿って配列されていることが、好ましい。このことは、コンパクトな構造で前記第１及び第２流体の合流及びその後の混合流体の往復方向の流れが実現されることを可能にする。
【0017】
前記合流折返し部は、前記第１流体及び前記第２流体を前記混合流路面と直交する合流折返し方向に流すように形成されていることが、好ましい。このような合流折返し部は、前記第１及び第２流体が前記混合流路面と直交する方向、すなわち前記第１導入方向と直交する方向、に流れながらスムーズに混合流体導出部へ折り返すことを可能にする。
【0018】
さらに、前記混合部が複数の第１折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部を含む場合、当該少なくとも一つの第２折返し部は、前記混合流体を前記合流折返し方向と平行な第２折返し方向に流すように形成され、前記複数の第１折返し部のそれぞれは、前記混合流体を前記合流折返し方向及び前記第２折返し方向のそれぞれと逆の第１折返し方向に流すように形成されていることが、好ましい。このように形成された前記合流折返し部及び前記第１及び第２折返し部は、前記混合流体が前記混合流路面に沿いながら螺旋状に類する形状の経路で進行することを可能にする。
【0019】
前記流路形成体は、前記主流路のうちの少なくとも往復流路部が形成された本体部と、前記第２流体導入流路が形成された導入側閉止部材と、を含み、前記往復流路部は前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部と前記複数の第１折返し部との間で前記混合流体を往復させる部分であり、前記本体部は、前記複数の混合流路のそれぞれの前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部を画定する折返し面を含み、前記導入側閉止部材は前記折返し面を閉止して前記複数の混合流路を成立させるように前記本体部に着脱可能に装着されることが、好ましい。当該導入側閉止部材は、前記本体部に装着されることにより前記複数の混合流路を成立させる一方、前記本体部から脱着されて前記折返し面を開放することにより、前記折返し面につながる前記往復流路部及び前記導入側閉止部材に形成される前記第２流体導入流路の双方のメンテナンスが容易に行われることを可能にする。
【0020】
ここにおいて、「前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部を画定する折返し面」は、当該折返し面そのものに前記合流折返し部及び前記第２折返し部のうちの少なくとも一部を画定する凹部が形成されたものであってもよいし、前記合流折返し部及び前記第２折返し部のうちの少なくとも一部を画定する凹部が前記導入側閉止部材に形成されていて当該凹部と対向することにより前記合流折返し部及び前記第２折返し部を画定するものであってもよい。
【0021】
前者の態様では、前記折返し面に前記合流折返し部を画定する凹部が形成され、前記導入側閉止部材は、前記本体部に着脱可能に連結される閉止部材本体と、当該閉止部材本体に固定され、前記本体部に前記閉止部材本体が連結されるのに伴って弾性変形しながら前記凹部の周囲で前記折返し面と密着することにより前記合流折返し部を密閉する密閉部材と、を含み、当該密閉部材に前記凹部とつながって前記第２流体導入流路を構成する第２流体導入孔が形成されていることが、好ましい。また後者の態様では、前記導入側閉止部材が、前記本体部に連結される閉止部材本体と、前記合流折返し部が形成された密閉部材と、を含み、前記密閉部材は、前記閉止部材本体が前記本体部に連結されるのに伴って弾性変形しながら前記折返し面と密着することにより当該折返し面との間で前記合流折返し部を密閉し、前記閉止部材本体に前記合流折返し部とつながって前記第２流体導入流路を構成する第２流体導入孔が形成されていることが、好ましい。前者及び後者の態様のいずれも、前記密閉部材と前記折返し面との密着により前記合流折返し部を確実に密閉しながら当該合流折返し部に前記第２流体導入流路を通じて前記第２流体が導入されることを可能にする。
【0022】
また、第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するための流体混合システムが、提供される。当該流体混合システムは、前記流体混合器と、前記流体混合器の前記第１流体導入部に前記第１流体を供給する第１流体供給部と、前記流体混合器の前記第２流体導入流路に前記第２流体を供給する第２流体供給部と、を備える。
【0023】
また、第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するための流体混合方法が、提供される。当該流体混合方法は、前記流体混合器を用意することと、前記第１流体導入部を通じて前記第１流体を前記第１導入方向に沿って前記合流折返し部内に導入することと、前記第２流体導入流路を通じて前記第２流体を前記第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入することにより前記第１流体と合流させることと、前記第１流体及び前記第１流体に合流した前記第２流体を前記混合流体として前記合流折返し部から前記混合流体導出部を通じて導出させることと、を含む。
【発明の効果】
【0024】
以上のように、簡素かつコンパクトな構造で第１流体と第２流体とを効率よく混合することが可能な流体混合器及びこれを用いた流体混合システム及び流体混合方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る流体混合器の断面正面図である。
【図2】本発明の第２の実施の形態に係る流体混合器をその下側から見た斜視図である。
【図7】前記本体部を構成する複数の積層板の例を示す断面側面図である。
【図8】前記第２流体導入部分の第１の変形例を示す断面平面図である。
【図10】前記第２流体導入部分の第２の変形例を示す断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0027】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流体混合システムを示す。前記流体混合システムは、第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するためのものである。当該システムの具体的な用途は限定されない。当該システムは、例えば、前記第１流体と前記第２流体とを互いに化学反応させる反応システム、あるいは、前記第１流体に含まれる特定物質を前記第２流体に放出させる放出システム、として好適に使用される。前記第１流体及び前記第２流体のそれぞれは液体及び気体のうちのいずれでもよいが、前記第１流体及び前記第２流体の少なくとも一方は液体であることが好ましく、前記第１流体及び前記第２流体の双方が液体であることがさらに好ましい。
【0028】
図１に示される前記流体混合システムは、第１流体供給部１０と、第２流体供給部２０と、流体混合器３０と、を備える。
【0029】
前記第１流体供給部１０は、前記流体混合器３０に前記第１流体を供給する。前記第１流体供給部１０は、例えば、第１流体容器と第１流体ポンプとを含む。前記第１流体容器は、前記第１流体を収容し、前記第１流体ポンプは、前記第１流体容器に収容された前記第１流体を、配管を通じて前記流体混合器３０に圧送する。
【0030】
前記第２流体供給部２０は、前記流体混合器３０に前記第２流体を供給する。前記第２流体供給部２０は、例えば、第２流体容器と第２流体ポンプとを含む。前記第２流体容器は、前記第２流体を収容し、前記第２流体ポンプは、前記第２流体容器に収容された前記第２流体を、配管を通じて前記流体混合器３０に圧送する。
【0031】
前記流体混合器３０は、流路形成体を備え、当該流路形成体に少なくとも一つの混合流路が形成されている。この実施の形態において、前記少なくとも一つの混合流路は複数の混合流路４０を含む。前記複数の混合流路４０のそれぞれは、混合流路面に沿うように展開される。前記混合流路面は、図１に示される例では垂直面、すなわち図１の紙面に平行な面、である。前記複数の混合流路４０は前記混合流路面と直交する方向、図１では奥行方向、に相当する配列方向に配列されている。図１は、前記複数の混合流路４０のうちの一つの混合流路４０を示す断面（垂直断面）を示す正面図である。
【0032】
前記混合流路４０は、主流路と第２流体導入流路４２とを含む。前記主流路は、第１流体導入部４１と、合流折返し部４３と、混合部４４と、を含み、前記混合部４４は混合流体導出部４６ａを含む。
【0033】
前記第１流体導入部４１は、前記第１流体が第１導入方向に沿って前記合流折返し部４３内に導入されることを許容するように前記合流折返し部４３とつながる。前記第１導入方向は、図１に示される例では、左側から右側に向かって僅かに斜め上方に傾斜する方向である。
【0034】
前記合流折返し部４３は、前記第１流体導入部４１を通じて前記合流折返し部４３に導入される前記第１流体が、前記第２流体導入流路４２を通じて前記合流折返し部４３に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部４６ａに流れることを許容するように形成される。
【0035】
前記混合部４４は、前記合流折返し部４３に導入された前記第１流体及び前記第２流体が互いに混合されながら混合流体として流れることを許容するように形成される。前記混合部４４は、前記混合流体導出部４６ａを含む往復流路部４６と、複数の第１折返し部４５Ａと、第２折返し部４５Ｂと、を含む。
【0036】
前記混合流体導出部４６ａは、前記第１流体及び前記第２流体が前記合流折返し部４３から前記第１導入方向と逆向きの導出方向に流出することを許容するように当該合流折返し部４３につながる。ここでいう「前記第１導入方向と逆向きの導出方向」とは、必ずしも前記第１導入方向と完全に１８０°異なる方向を意味するものではなく、前記合流折返し部４３において前記第１流体の方向が反転すると認められている程度に前記第１導入方向と逆を向く方向であればよい。図１に示される前記混合流体導出部４６ａに沿った前記導入方向は、前記合流折返し部４３から離れる方向（図１では左方向）でかつ僅かに斜め上向きの方向となっている。
【0037】
従って、この実施の形態に係る前記第１導入方向及び前記導出方向は共通の前記混合流路面（図１では垂直面）に対してそれぞれ平行であり、これにより、コンパクトな構造で前記第１流体の導入と前記混合流体の導出との双方が行われることを可能にしている。
【0038】
前記第２流体導入流路４２は、前記主流路における前記第１流体導入部４１及び前記混合流体導出部４６ａのそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有する。前記第２流体導入流路４２は、前記第２流体供給部２０から供給される前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部４３に導入して前記第１流体導入部から導入される前記第１流体と合流させるように前記合流折返し部４３とつながる。
【0039】
ここでいう「前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入」するとは、前記第１導入方向と前記第２導入方向とが完全に１８０°異なるものに限定する趣旨ではなく、前記合流折返し部４３に対して前記第１流体導入部４１と反対の側（図１では左側）から前記第２流体を導入する程度まで当該第１及び第２導入方向に差（好ましくは１３５°以上の角度）が与えられていればよい。図１に示される例では、前記第２導入方向は前記第１導入方向と逆向きの水平方向（図１では水平左方向）であり、当該第２導入方向と前記第１導入方向とがなす角度は１８０°に近い鈍角となっている。
【0040】
この実施の形態に係る前記第２流体導入流路４２は、前記第１流体導入部４１から導入される第１流体と第２流体とを互いに衝突させるように前記合流折返し部４３とつながる。具体的に、前記第２流体導入流路４２は、前記第２導入方向に沿う方向（図１では左方向）に見て前記第２流体導入流路４２の出口（図１では左端開口）の少なくとも一部（好ましくは全部）が前記第１流体導入部４１の出口（図１では右端開口）と重なっており、これにより、前記第２流体導入流路４２を通じて前記合流折返し部４３に導入される前記第２流体が前記第１流体導入部４１を通じて前記合流折返し部４３に導入される前記第１流体と確実に衝突することを可能にしている。
【0041】
さらに、この実施の形態に係る前記第２流体導入流路４２は、前記第１流体導入部４１及び前記混合流体導出部４６ａのそれぞれの流路断面積よりも小さい流路断面積を有し、第２流体が比較的高い速度で前記合流折返し部４３に導入されることを可能にしている。
【0042】
前記混合部４４は、前記混合流路面に沿って前記混合流体を往復させながら当該混合流体における前記第１流体と前記第２流体との混合を進行させるように形成されている。前記混合部４４は、具体的には、複数の第１折返し部４５Ａと、第２折返し部４５Ｂと、往復流路部４６と、を含む。
【0043】
前記複数の第１折返し部４５Ａは、図１に示される例では２つの第１折返し部４５Ａであり、往復方向の一方の側（図１では左側）に配置されている。前記往復方向は、前記混合流体が往復する方向であって図１では左右方向である。前記第２折返し部４５Ｂは、前記合流折返し部４３とともに前記往復方向の他方の側（図１では右側）に配置されている。前記第１及び第２折返し部４５Ａ，４５Ｂのそれぞれは、前記合流折返し部４３と同様に、混合流体を前記往復方向に折り返させる、つまり混合流体の流れの向きを反転させる、ように形成されている。
【0044】
前記第２折返し部４５Ｂは、前記合流折返し部４３とともに折返し部配列方向に沿って配列され、前記複数の第１折返し部４５Ａは、前記往復方向において前記第２折返し部４５Ｂと反対の側（図１では右側）で前記合流折返し部４３とともに前記折返し部配列方向に沿って配列されている。前記折返し部配列方向は、前記往復方向と直交する方向であってかつ前記混合流路面と平行な方向であり、図１では上下方向である。
【0045】
前記複数の第１折返し部４５Ａは、前記折返し部配列方向に配列される３以上の第１折返し部４５Ａであってもよい。同様に、前記第２折返し部４５Ｂは、前記合流折返し部４３とともに前記折返し部配列方向に配列される複数の第２折返し部４５Ｂに置換されてもよい。つまり、前記混合部４４での往復回数が増やされてもよい。
【0046】
前記往復流路部４６は、前記合流折返し部４３及び前記第２折返し部４５Ｂと前記複数の第１折返し部との間で前記混合流体を往復させる部分である。図１に示される前記往復流路部４６は、前記混合流体導出部４６ａと、第１流路部４６ｂと、第２流路部４６ｃと、第３流路部４６ｄと、を含む。前記混合流体導出部４６ａは、前記導出方向に延び、前記合流折返し部４３と前記複数の第１折返し部４５Ａのうち最下段の第１折返し部４５Ａとを相互につなぐ。前記最下段の第１折返し部４５Ａは前記合流折返し部４３よりも僅かに高い位置にある。前記第１～第３流路部４６ｂ～４６ｄは、混合流体を前記往復方向に往復させる往復流路を形成する。前記往復流路は、混合流体が前記最下段の第１折返し部４５Ａから前記第２折返し部４５Ｂと前記複数の第１折返し部４５Ａのうち最上段の第１折返し部４５Ａとを順に経由して混合流体排出流路４８に至るように前記往復方向に往復しながら上方に展開する。前記混合流体導出部４６ａ及び前記第１～第３流路部４６ｂ～４６ｄは直線状であることが好ましく、このことは流路抵抗の抑制を可能にする。
【0047】
この実施形態に係る前記流路形成体は、本体部３２と、第１閉止部材３４Ａと、第２閉止部材３４Ｂと、を含む。
【0048】
前記本体部３２は、前記複数の混合流路４０のそれぞれの前記第１流体導入部４１、前記合流折返し部４３及び前記混合部４４を画定する。つまり、前記本体部３２に前記複数の混合流路４０のそれぞれの前記第１流体導入部４１、前記合流折返し部４３及び前記混合部４４が形成されている。この本体部３２は前記往復方向について両側面、すなわち第１側面３２ａ及び第２側面３２ｂ、を有し、前記第１側面３２ａでは前記複数の第１折返し部４５Ａを画定する凹部がそれぞれ外向き（図１では左向き）に開放され、前記第２側面３２ｂでは前記合流折返し部４３及び前記第２折返し部４５Ｂをそれぞれ画定する凹部が外向き（図１では右向き）に開放されている。前記本体部３２は、単一のブロック状の部材により構成されてもよいし、複数の部材、例えば前記配列方向に互いに積層される複数の積層板により構成されてもよい。
【0049】
前記第１閉止部材３４Ａは、前記複数の第１折返し部４５Ａを画定する前記凹部を閉止するように前記本体部３２の前記第１側面３２ａに着脱可能に装着され、これにより、前記本体部３２ととともに前記複数の第１折返し部４５Ａを画定する。前記第１閉止部材３４Ａには前記複数の第１流体供給口４７が形成され、当該第１流体供給口４７は前記第１閉止部材３４Ａを前記第１導入方向に近似した方向（図１では左右方向）に貫通して前記第１流体導入部４１の入口につながる。この第１流体供給口４７には図示されない配管を介して前記第１流体供給部１０が接続される。
【0050】
同様に、前記第２閉止部材３４Ｂは、前記合流折返し部４３及び前記第２折返し部４５Ｂをそれぞれ画定する前記凹部を塞ぐすなわち閉止するように前記本体部３２の前記第２側面３２ｂに着脱可能に装着され、これにより、前記本体部３２ととともに前記合流折返し部４３及び前記第２折返し部４５Ｂを画定する。すなわち、前記第２側面３２ｂは、前記合流折返し部４３及び前記第２折返し部４５Ｂを画定する折返し面に相当し、前記第２閉止部材３４Ｂは、前記折返し面を覆うように前記凹部を閉止して前記複数の混合流路４０を成立させるように前記本体部３２に着脱可能に装着される導入側閉止部材に相当する。
【0051】
前記第２閉止部材３４Ｂには前記第２流体導入流路４２及び前記混合流体排出口４８が形成されている。前記第２流体導入流路４２は前記第２閉止部材３４Ｂを前記第２導入方向に貫通するように形成され、当該第２流体導入流路４２に前記第２流体供給部２０が接続される。前記混合流体排出口４８は、前記混合部４４の終端につながるように形成され、当該混合流体排出口４８には図示されない混合流体回収部が接続される。
【0052】
なお、本発明に係る流路形成体は図１に示されるように前記本体部３２と前記第１及び第２閉止部材３４Ａ，３４Ｂとが互いに分離可能なものに限定されず、前記第１閉止部材３４Ａが前記本体部３２と一体に形成されたもの、あるいは第１及び第２閉止部材３４Ａ，３４Ｂの双方が前記本体部３２と一体に形成されたもの、例えば全体が単一のブロック体により構成されたもの、であってもよい。
【0053】
次に、前記流体混合システムの作用について説明する。
【0054】
前記第１流体供給部１０は、前記流体混合器３０の前記第１流体供給口４７に第１流体を供給する。当該流体混合器３０内の前記第１流体導入部４１は、前記第１流体を当該第１流体導入部４１に沿う前記第１導入方向に導き、当該第１流体が前記合流折返し部４３内へ前記第１導入方向に導入されることを可能にする。
【0055】
一方、前記第２流体供給部２０は前記流体混合器３０の前記第２流体導入流路４２に第２流体を供給する。前記第２流体導入流路４２は、前記のように前記合流折返し部４３内へ前記第１導入方向に導入される前記第１流体に対して前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に前記第２流体が導入されることを可能にし、これにより、当該第１及び第２流体を互いに合流させる。このような第２流体の導入及びこれによる当該第２流体の第１流体への合流は、第１及び第２流体が高い効率で互いに混合されながら前記合流折返し部４３から前記混合流体導出部４６ａに導出されることを可能にする。
【0056】
さらに、この実施の形態に係る前記第２流体導入流路４２は、前記第１流体導入部４１から導入される第１流体と第２流体とを互いに衝突させるように前記合流折返し部４３に第２流体を導入するので、第１及び第２流体の混合効率を飛躍的に高める。特に、この実施の形態に係る前記第２流体導入流路４２は、前記第１流体導入部４１及び前記混合流体導出部４６ａの断面積（流路断面積）よりも小さい流路断面積を有するため、前記第２流体が高い速度で前記合流折返し部に導入されることを可能にし、これにより、前記のように互いに衝突する第１及び第２流体の相対速度をさらに高めることができる。しかも、前記第２流体導入流路４２は前記主流路を流れる前記第１流体に対して当該主流路の途中で前記第２流体を導入するだけでよく、よって大きな流路長は要しないので、当該第２流体導入流路の流路断面積が小さいことによる圧力損失は少なく、また閉塞のリスクも低い。このようにして、前記流体混合器３０は、圧力損失及び閉塞のリスクを抑えながら前記第１流体と前記第２流体とが効率よく混合されることを可能にする。
【0057】
前記混合流体導出部４６ａを含む前記混合部４４は、前記混合流路面に沿って前記混合流体を往復させながら当該混合流体における前記第１流体と前記第２流体との混合を進行させるものであるため、共通の前記混合流路面に沿ったコンパクトな構造で、前記合流後の第１及び第２流体の混合を進行させるために十分な流路長を有することが可能である。このことは、前記流体混合器３０が例えば反応器である場合に、第１流体と第２流体との間での反応を進行させるために十分な時間が確保されることを可能にする。
【0058】
さらに、前記流体混合器３０では、前記主流路が形成された前記本体部３２から前記第１及び第２閉止部材３４Ａ，３４Ｂがそれぞれ脱着されて前記第１及び第２側面３２ｂ，３２ｂをそれぞれ開放することが可能であり、これにより、前記第１及び第２側面３２ｂ，３２ｂにつながる主流路及び前記第２閉止部材３４Ｂに形成される前記第２流体導入流路４２の双方のメンテナンスがより容易に行われることを可能にする。
【0059】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る流体混合システムを示す。この流体混合システムは、前記第１の実施の形態に係る流体混合システムと同様、第１流体供給部１０、第２流体供給部２０及び流体混合器３０Ａを備え、第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するものであり、その具体的な用途は限定されない。
【0060】
前記流体混合器３０Ａは、図３～図６に示すような流路形成体を備え、当該流路形成体には複数の混合流路が形成されている。前記複数の混合流路は、具体的には計４本の混合流路、すなわち、図５に示されるような第１混合流路４０Ａ、第２混合流路４０Ｂ、第３混合流路４０Ｃ及び第４混合流路４０Ｄである。前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれは、共通の混合流路面に沿うように展開される。前記混合流路面は、図３に示される使用姿勢では垂直面（図３の紙面に平行な面）である。
【0061】
前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのうち、前記第１及び第２混合流路４０Ａ，４０Ｂが前記混合流路面に沿う流路展開方向（図３及び図５では上下方向）に互いに位置をずらして配置され、同様に前記第３及び第４混合流路４０Ｃ，４０Ｄが前記流路展開方向に互いに位置をずらして配置されている。また、前記第１及び第３混合流路４０Ａ，４０Ｃが前記混合流路面と直交する方向（図３では奥行方向、図５では左右方向）に相当する配列方向に配列され、同様に、前記第２及び第４混合流路４０Ｂ，４０Ｄが前記配列方向に配列されている。
【0062】
つまり、この実施の形態に係る前記４本の混合流路４０Ａ～４０Ｄは、互いに直交する前記流路展開方向及び前記配列方向の双方に（つまり縦横に）配置されている。このうち、前記配列方向については複数の混合流路の配列数をさらに（３以上に）増やすことも可能であり、これにより、当該複数の混合流路の総数は６以上に増やされる。
【0063】
前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄの形状は互いに同一であることから、図３では、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのうちの一部の流路の図示が省略されている。具体的には、図面の複雑化を避けるため、前記４本の混合流路４０Ａ～４０Ｄのうちの前記第１混合流路４０Ａと、前記第２混合流路４０Ｂのうちのごく一部と、が抜粋して図３に示されている。
【0064】
前記第１の実施の形態に係る前記混合流路４０と同様、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれは、主流路と第２流体導入流路４２とを含み、前記主流路は、第１流体導入部４１と、合流折返し部４３と、混合部４４と、を含み、前記混合部４４は混合流体導出部４６ａを含む。前記第１流体導入部４１は、前記第１流体が第１導入方向に沿って前記合流折返し部４３内に導入されることを許容するように前記合流折返し部４３とつながる。前記第１導入方向は、図３では左側から右側に向かって僅かに斜め上方に傾斜する方向である。
【0065】
前記合流折返し部４３は、前記第１の実施の形態に係る前記合流折返し部４３と同様、前記第１流体導入部４１を通じて前記合流折返し部４３に導入される前記第１流体が、前記第２流体導入流路４２を通じて前記合流折返し部４３に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部４６ａに流れることを許容するように形成されるが、さらに、当該第１及び第２流体が合流折返し方向に流れることを可能にする形状、具体的には当該合流折返し方向に延びる形状、を有する。前記合流折返し方向は、前記混合流路面と直交する方向（前記配列方向と平行な水平方向）であり、正面図である図３では紙面に直交する方向、断面平面図である図４では下から上に向かう方向、側面図である図５では左から右に向かう方向である。
【0066】
前記混合部４４は、前記合流折返し部４３に導入された前記第１流体及び前記第２流体が互いに混合されながら混合流体として流れることを許容するように形成される。前記混合部４４は、前記混合流体導出部４６ａを含む往復流路部４６と、複数の第１折返し部４５Ａと、第２折返し部４５Ｂと、を含む。
【0067】
前記混合流体導出部４６ａは、前記第１の実施の形態に係る前記混合流体導出部４６ａと同様、前記第１流体及び前記第２流体が前記合流折返し部４３から前記第１導入方向と逆向きの導出方向に流出することを許容するように当該合流折返し部４３につながる。前記第１導入方向及び前記導出方向は、前記第１の実施の形態と同様、共通の前記混合流路面（図１では垂直面）に対してそれぞれ平行であるが、前記合流折返し部４３が前記合流折返し方向に延びていて当該合流折返し部４３の入口及び出口に前記第１流体導入部４１及び前記混合流体導出部４６ａがつながっているため、当該第１流体導入部４１及び当該混合流体導出部４６ａの位置は前記合流折返し部４３の長さ分だけ前記合流折返し方向に（つまり、前記混合流路面に直交する方向であって前記配列方向と平行な方向に）ずれている。
【0068】
前記混合部４４は、前記混合流路面に沿って前記混合流体を往復させながら前記流路展開方向（図３では上方向）に展開して前記混合流体における前記第１流体と前記第２流体との混合を進行させるように形成されており、具体的には、複数の第１折返し部４５Ａと、複数の第２折返し部４５Ｂと、往復流路部４６と、を含む。
【0069】
前記複数の第１折返し部４５Ａは、前記混合流体が往復する方向である往復方向（図３では左右方向）の一方の側（図３では左側）において折返し部配列方向に配列されている。前記複数の第２折返し部４５Ｂは、前記往復方向の他方の側（図３では右側）において前記折返し部配列方向に配列されている。前記折返し部配列方向は、前記往復方向と直交する方向であってかつ前記混合流路面と平行な方向であり、図３及び図５に示される姿勢では上下方向である。前記複数の第１折返し部４５Ａ及び前記複数の第２折返し部４５Ｂのそれぞれは、前記合流折返し部４３と同様に、混合部４４を流れる混合流体を前記往復方向に折り返させる、つまり混合流体の流れの向きを反転させる、ように形成されている。
【0070】
前記往復流路部４６は、前記混合流体を前記往復方向の一方の側に配列された前記合流折返し部４３及び前記第２折返し部４５Ｂと他方の側に配列された前記複数の第１折返し部との間で往復させる部分である。前記往復流路部４６は、前記混合流体導出部４６ａと、当該混合流体導出部４６ａの下流側において前記複数の第１折返し部４５Ａと前記複数の第２折返し部４５Ｂとの間で流体を前記往復方向に往復させながら前記流路展開方向（上方向）に展開する部分と、を含む。
【0071】
前記複数の第２折返し部４５Ｂのそれぞれは、前記合流折返し部４３と同様、前記混合流体を前記合流折返し方向と平行な第２折返し方向に流すように当該第２折返し方向に延びる。これに対して前記複数の第１折返し部４５Ａのそれぞれは、前記混合流体を前記合流折返し方向及び前記第２折返し方向のそれぞれと逆の方向である第１折返し方向（図４では下から上に向かう方向、図５では右から左に向かう方向）に流すように当該第１折返し方向に延びる。
【0072】
このように形成された前記合流折返し部４３及び前記複数の第１及び第２折返し部４５Ａ，４５Ｂは、前記混合流体が前記混合流路面に沿いながら前記第１及び第２折返し方向に偏平な螺旋状（上から視て前記第１及び第２折返し部４５Ａ，４５Ｂをそれぞれ短辺とする細長い矩形状）に上昇することを可能にする。ここにおいて、前記第１及び第２混合流路４０Ａ，４０Ｂは、互いに上下方向に半ピッチずれた位置で前記偏平な螺旋状を描く、いわゆる二重螺旋を構成し、同様に、前記第３及び第４混合流路４０Ｃ，４０Ｄは、前記第１及び第２混合流路４０Ａ，４０Ｂから前記配列方向（図５では右方向）に外れた位置で互いに上下方向に半ピッチずれた位置で前記偏平な螺旋状を描く、いわゆる二重螺旋を構成する。換言すれば、前記第１及び第２混合流路４０Ａ，４０Ｂからなる流路対と、前記第３及び第４混合流路４０Ｃ，４０Ｄからなる流路対と、が前記配列方向に配列され、それぞれの流路対はいわゆる二重螺旋を構成している。
【0073】
このように前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄが形成される前記流路形成体は、前記第１の実施の形態に係る流路形成体と同様、本体部３２と、第１閉止部材３４Ａと、第２閉止部材３４Ｂと、を含む。
【0074】
前記本体部３２には、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれの主流路、すなわち、前記第１流体導入部４１、前記合流折返し部４３及び前記混合部４４、が形成されている。この本体部３２は前記往復方向について両側面、すなわち第１側面３２ａ及び第２側面３２ｂ、を有し、前記第１側面３２ａでは前記複数の第１折返し部４５Ａを画定する凹部がそれぞれ外向き（図１では左向き）に開放されており、前記第２側面３２ｂでは前記合流折返し部４３及び前記複数の第２折返し部４５Ｂをそれぞれ画定する凹部が外向き（図１では右向き）に開放されている。
【0075】
図５は、前記第２側面３２ｂを示す側面図である。前記第２側面３２ｂ上では、前記配列方向の２列（左右２列）にわたって複数の折返し部が前記流路展開方向（前記折返し部配列方向；図５では上下方向）に配列されている。
【0076】
図５において左側前記複数の折返し部のうち、最下段の折返し部が前記第１混合流路４０Ａの合流折返し部４３であり、下から２段目の折返し部が前記第２混合流路４０Ｂの合流折返し部４３であり、下から（２ｎ＋１）段目（ｎは自然数、以下同じ。）の折返し部が前記第１混合流路４０Ａの第２折返し部４５Ｂであり、下から（２ｎ＋２）段目の折返し部が前記第２混合流路４０Ｂの第２折返し部４５Ｂである。前記第１混合流路４０Ａの前記複数の第１折返し部４５Ａは前記第２混合流路４０Ｂの前記合流折返し部４３及び前記複数の第２折返し部４５Ｂの高さと同等の高さ位置で前記往復方向について当該合流折返し部４３及び当該複数の第２折返し部４５Ｂの反対側（図５では奥側）に位置する。前記第２混合流路４０Ｂの前記複数の第１折返し部４５Ａは、前記第１混合流路４０Ａの前記複数の第２折返し部４５Ｂのそれぞれと同等の高さ位置において当該複数の第２折返し部４５Ｂの反対側に位置する。
【0077】
同様に、図５において右側に配列される前記複数の折返し部のうち、最下段の折返し部が前記第３混合流路４０Ｃの合流折返し部４３であり、下から２段目の折返し部が前記第４混合流路４０Ｄの合流折返し部４３であり、下から（２ｎ＋１）段目（ｎは自然数、以下同じ。）の折返し部が前記第３混合流路４０Ｃの第２折返し部４５Ｂであり、下から（２ｎ＋２）段目の折返し部が前記第４混合流路４０Ｄの第２折返し部４５Ｂである。前記第３混合流路４０Ｃの前記複数の第１折返し部４５Ａは前記第４混合流路４０Ｄの前記合流折返し部４３及び前記複数の第２折返し部４５Ｂのそれぞれと同等の高さ位置で当該合流折返し部４３及び当該複数の第２折返し部４５Ｂのそれぞれと反対側（図５では奥側）に位置し、前記第４混合流路４０Ｄの前記複数の第１折返し部４５Ａは前記第３混合流路４０Ｃの前記複数の第２折返し部４５Ｂのそれぞれと同等の高さ位置で当該複数の第２折返し部４５Ｂの反対側に位置する。
【0078】
前記本体部３２は、単一のブロック状の部材により構成されてもよいが、この実施の形態に係る前記本体部３２は、一対の外側板３５と、複数の積層板と、により構成される。前記複数の積層板は、前記配列方向（図３では奥行方向、図５では左右方向）に互いに積層され、これにより前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｂのそれぞれの前記第１流体導入部４１及び前記混合部４４を画定する。前記一対の外側板３５は、前記配列方向において前記複数の積層板の両外側に配置され、当該複数の積層板を保護するのに十分な強度と剛性を確保するための厚み寸法を有する。
【0079】
前記複数の積層板は、例えば、図７に示すような積層板３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅ，３６Ｆ，３６Ｇ，３６Ｈを含んでこれらの順に積層されることにより、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄを好適に画定することが可能である。図７において、前記積層板３６Ａ，３６Ｃの右側面には、前記第１及び第２混合流路４０Ａ，４０Ｂの左半部を構成する溝が形成され、当該積層板３６Ａ，３６Ｃにそれぞれに隣り合う前記積層板３６Ｂ，３６Ｄの左側面には、前記第１及び第２混合流路４０Ａ，４０Ｂの右半部を構成する溝が形成されている。同様に、前記積層板３６Ｅ，３６Ｇの右側面には、前記第３及び第４混合流路４０Ｃ，４０Ｄの左半部を構成する溝が形成され、当該積層板３６Ｅ，３６Ｇにそれぞれに隣り合う前記積層板３６Ｆ，３６Ｈの左側面には、前記第３及び第４混合流路４０Ｃ，４０Ｄの右半部を構成する溝が形成されている。
【0080】
前記第１閉止部材３４Ａは、前記複数の第１折返し部４５Ａをそれぞれ画定する前記複数の凹部を塞ぐすなわち閉止するように前記本体部３２の前記第１側面３２ａに着脱可能に装着され、これにより、前記本体部３２ととともに前記複数の第１折返し部４５Ａを画定する。具体的に、前記第１閉止部材３４Ａは、前記第１側面３２ａを覆うことが可能な形状を有し、複数の締結具３１によって前記本体部３２に対して前記往復方向と平行な方向に着脱可能に締結される。
【0081】
前記第１閉止部材３４Ａには前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄにそれぞれ対応する複数の（４つの）第１流体供給口４７及び複数の混合流体排出口４８が形成されている。前記第１流体供給口４７は前記第１閉止部材３４Ａを前記第１導入方向に近似した方向（図３では左右方向）に貫通して前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄの前記第１流体導入部４１の入口にそれぞれつながる。前記第１閉止部材３４Ａには、前記複数の第１流体供給口４７のそれぞれに共通して接続される第１流体分配器１２が取付けられ、当該第１流体分配器１２に図示されない配管を介して前記第１流体供給部１０が接続される。前記第１流体分配器１２は、前記第１流体供給部１０から供給される第１流体を前記複数の第１流体供給口４７に分配する。前記複数の混合流体排出口４８は、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄの終端にそれぞれつながり、共通の混合流体回収部に接続される。
【0082】
前記第２閉止部材３４Ｂは、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれの合流折返し部４３及び複数の第２折返し部４５Ｂをそれぞれ画定する前記複数の凹部を塞ぐすなわち閉止するように前記本体部３２の前記第２側面３２ｂに着脱可能に装着され、これにより、前記本体部３２ととともに前記合流折返し部４３及び前記第２折返し部４５Ｂを画定する。すなわち、前記第２側面３２ｂは、前記合流折返し部４３及び前記第２折返し部４５Ｂを画定する折返し面に相当し、前記第２閉止部材３４Ｂは、前記折返し面を覆うように前記凹部を閉止して前記複数の混合流路４０を成立させるように前記本体部３２に着脱可能に装着される導入側閉止部材に相当する。
【0083】
前記第２閉止部材３４Ｂは、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれについて、前記合流折返し部４３及び前記複数の第２折返し部４５Ｂの密閉と、前記第２流体導入流路４２の形成と、を行うために、図４～図６に示されるような閉止部材本体５０、ガスケット５２及びシール材５４を含む。
【0084】
前記閉止部材本体５０は、金属板のように剛性の高い材料で形成され、前記第２側面３２ｂを覆うことが可能な形状を有する。前記閉止部材本体５０は、前記第２側面３２ｂに対向することが可能な対向面５１を有し、当該第２側面３２ｂに当該対向面５１が対向した状態で複数の締結具３１によって前記本体部３２に対して前記往復方向と平行な方向に着脱可能に締結されることが可能である。
【0085】
前記ガスケット５２は、ゴム等の弾性変形可能な材料からなるシート材であり、その厚み方向が前記複数の締結具３１による締結方向と合致する姿勢で前記対向面５１上に固定される。前記ガスケット５２は、前記第２側面３２ｂに形成された前記複数の凹部のそれぞれを覆うことが可能な面積を有し、前記対向面５１に固定されている。
【0086】
前記ガスケット５２は、前記複数の締結具３１による前記本体部３２への前記閉止部材本体５０の締結に伴ってその締結の方向（図４では左右方向）に弾性圧縮変形しながらその弾発力によって前記複数の凹部の周囲で前記第２側面３２ｂと密着することにより当該凹部を密閉する密閉部材であり、当該凹部の密閉により当該凹部に対応する前記合流折返し部４３及び前記複数の第２折返し部４５Ｂを成立させる。当該密閉部材は、図４～図６に示される前記ガスケット５２のように前記複数の凹部を一括して覆うことが可能な大面積の単一の部材であってもよいし、前記複数の凹部を個別に覆う複数の部分に分割されたものであってもよい。
【0087】
前記シール材５４は、ゴム等の弾性変形可能な材料からなる無端状（図では略矩形枠状）部材であり、前記ガスケット５２を全周にわたり囲むようにして当該ガスケット５２と同じく前記対向面５１に固定されている。前記シール材５４は、前記複数の締結具３１による前記本体部３２への前記閉止部材本体５０の締結に伴ってその締結方向に弾性圧縮変形しながら前記ガスケット５２の周囲で前記第２側面３２ｂと密着し、これにより、第２側面３２ｂにおけるシール性をさらに高める。当該シール材５４は適宜省略されることが可能である。また、前記第１閉止部材３４Ａも、前記複数の第１折返し部４５Ａの密閉性を高めるために、前記ガスケット５２及び前記シール材５４と同様に弾性変形しながら前記第１側面３２ａと密着することが可能なシール材を含むことが好ましい。
【0088】
この実施の形態では、前記密着部材である前記ガスケット５２に、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれの前記第２流体導入流路４２が形成されている。具体的には、前記ガスケット５２において前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄの前記第１流体導入部４１とそれぞれ対応する４本の第２流体導入孔が前記ガスケット５２をその厚み方向、すなわち前記第２導入方向と平行な方向、に貫通するように形成され、当該４本の第２流体導入孔がそれぞれ前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄの前記第２流体導入流路４２を構成している。このように前記第２流体導入流路４２を構成する前記第２流体導入孔は、前記主流路の前記第１流体導入部４１及び前記混合流体導出部４６ａのそれぞれの流路長よりも小さい流路長（この実施の形態では前記ガスケット５２の厚みに相当する長さ）を有する直線状の流路であり、好ましくは、前記第１流体導入部４１及び前記混合流体導出部４６ａのそれぞれの流路断面積よりも小さい流路断面積を有する。
【0089】
さらに、この実施の形態に係る前記第２流体導入流路４２のそれぞれは、前記第２流体供給部２０から供給される２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部４３に導入して前記第１流体導入部から導入される前記第１流体と衝突させるように前記合流折返し部４３とつながる。
【0090】
具体的に、前記第２流体導入流路４２のそれぞれは、前記第１の実施の形態に係る前記第２流体導入流路４２と同様、前記第２導入方向に沿う方向に見て前記第２流体導入流路４２の出口の少なくとも一部（好ましくは全部）が、当該第２流体導入流路４２に対応する前記第１流体導入部４１の出口（図４では右端開口）と重なるように配置されている。例えば、図４に示される前記第１及び第３混合流路４０Ａ，４０Ｃにそれぞれ属する前記第２流体導入流路４２の出口（図４では前記合流折返し部４３につながる左端開口）がその全域にわたって前記第１及び第３混合流路４０Ａ，４０Ｃにそれぞれ属する第１流体導入部４１の出口（図４では前記合流折返し部４３につながる右端開口）に対して前記第２導入方向（図４では左方向）に対向している。
【0091】
一方、前記閉止部材本体５０の内部に複数の第２流体供給孔５６が形成されるとともに、当該閉止部材本体５０に第２流体分配器２２が取付けられる。前記複数の第２流体供給孔５６は、前記複数の（この実施の形態では４つの）第２流体導入流路４２のそれぞれとつながる位置で前記第２導入方向に延びるように形成されている。前記第２流体分配器２２は、前記複数の第２流体供給孔５６のそれぞれとつながるように配置されるとともに、前記第２流体供給部２０に接続され、当該第２流体供給部２０から供給される第２流体を前記複数の第２流体供給孔５６に分配する。
【0092】
前記合流折返し部４３に導入される第２流体の流速を高めるためには、当該合流折返し部４３につながる第２流体導入流路（この実施の形態では前記第２流体導入孔）が小さい流路断面積を有していればよく、当該第２流体導入流路に第２流体を供給するための流路の流路断面積は必ずしも制限されない。例えば、図４に示される前記第２流体導入流路４２に対して第２流体を供給するための前記複数の第２流体供給孔５６の流路断面積と前記第２流体導入流路４２の流路断面積との大小関係も限定されず、両者の流路断面積が互いに同等であってもよい。ただし、図４に示されるように前記第２流体供給孔５６が前記第２流体導入流路４２の径よりも大きい径を有することは、前記閉止部材本体５０に対する前記ガスケット５２の相対位置に多少の誤差があっても前記第２流体導入流路４２とこれに対応する前記第２流体供給孔５６を確実に連通させることを可能にする利点がある。
【0093】
さらに、第１の変形例として図８及び図９に示されるように、前記複数の第２流体供給孔５６に代えて、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれの前記第２流体導入流路４２に共通してつながることが可能な大流路断面積をもつ単一の第２流体供給孔５７が前記閉止部材本体５０に形成されてもよい。ただし、この第１の変形例では、前記第２流体供給孔５７の流路断面積が大きいほど相対的に前記ガスケット５２が前記第２側面（折返し面）３２ｂに密着する面積が減ってその分シール性が低下するおそれがある。逆に言えば、図４～図６に示されるように前記第２流体導入流路４２のそれぞれに対応して前記複数の第２流体供給孔５６が形成されることは、前記ガスケット５２が前記第２側面３２ｂに十分な面積で接触して高いシール性を確保することを可能にしながら当該複数の第２流体供給孔５６を通じて前記第２流体導入流路４２のそれぞれに第２流体が確実に供給されることを可能にする。
【0094】
次に、この流体混合システムの作用について説明する。
【0095】
前記第１流体供給部１０は、前記流体混合器３０Ａの前記第１閉止部材３４Ａに取付けられた前記第１流体分配器１２に第１流体を供給する。このように供給された第１流体は、前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄにそれぞれ対応する複数の第１流体供給口４７に分配される。前記複数の第１流体供給口４７にそれぞれつながる前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄの第１流体導入部４１は、前記第１流体を当該第１流体導入部４１に沿う前記第１導入方向に導き、当該第１流体が前記合流折返し部４３内へ前記第１導入方向に導入されることを可能にする。
【0096】
一方、前記第２流体供給部２０は前記流体混合器３０Ａの前記第２閉止部材３４Ｂに取付けられた前記第２流体分配器２２に第２流体を供給する。このように供給された第２流体は、前記第２流体分配器２２及び前記複数の第２流体供給孔５６を通じて前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれの第２流体導入流路４２に分配される。前記第２流体導入流路４２のそれぞれは、前記のように供給される第２流体が前記合流折返し部４３内に第２導入方向に導入されることを許容する。このことは、簡素な構造で前記第１及び第２流体を効率よく混合することを可能にする。
【0097】
さらに、この実施の形態に係る前記第２流体導入流路４２は、前記第１流体導入部４１を通じて前記合流折返し部４３内へ前記第２導入方向と逆向きの前記第１導入方向に導入される第１流体に対して高い相対速度（互いに逆向きの速度）で第２流体を衝突させることが可能である。このことは、前記第１及び第２流体がより高い効率で互いに混合されながら前記合流折返し部４３から前記混合流体導出部４６ａに導出されることを可能にする。そして、このように混合流体導出部４６ａに導出された混合流体が当該混合流体導出部４６ａを含む混合部４４を流れることにより、当該混合流体における第１流体と第２流体との混合が進められ、例えば当該混合による第１及び第２流体どうしの化学反応が進められる。
【0098】
さらに、この第２の実施の形態に係る前記合流折返し部４３は、前記第１流体及び前記第２流体を前記混合流路面と直交する合流折返し方向（図４では上方向、図５では右方向）に流すように形成され、前記複数の第２折返し部４５Ｂのそれぞれは、前記混合流体を前記合流折返し方向と平行な第２折返し方向に流すように形成され、前記複数の第１折返し部４５Ａのそれぞれは、前記混合流体を前記合流折返し方向及び前記第２折返し方向のそれぞれと逆の第１折返し方向に流すように形成されているため、前記混合流体が前記混合流路面と直交する方向、すなわち混合流体が往復する方向と直交する方向、に流れながらスムーズに折り返すことを可能にする。しかも、前記第１折返し方向と前記第２折返し方向が互いに逆向きであるため、前記混合流体が前記混合流路面に沿いながら螺旋状に類する形状の経路（上から視て前記折返し部４３，４５Ａ，４５Ｂのそれぞれを短辺とする略矩形状の経路）で流路展開方向（図３では上方向）に進行することを可能にする。
【0099】
また、前記流体混合器３０では、前記複数の混合流路４０が前記混合流路面と直交する配列方向に沿ってコンパクトに配列されることが可能であり、このことは、限られたスペース内でより多くの第１及び第２流体が混合処理されることを可能にする。
【0100】
一方、前記流体混合器３０Ａでは、前記主流路が形成された前記本体部３２から前記第１及び第２閉止部材３４Ａ，３４Ｂがそれぞれ脱着されて前記第１及び第２側面３２ｂ，３２ｂをそれぞれ開放することが可能であり、これにより、前記第１及び第２側面３２ａ，３２ｂにつながる主流路及び前記第２閉止部材に形成される前記第２流体導入流路４２の双方のメンテナンスが容易に行われることが可能である。
【0101】
さらに、前記第２流体導入流路４２は、前記密閉を行うための密閉部材、すなわち、弾性変形しながら前記第２側面３２ｂに密着することにより前記合流折返し部４３を密閉する前記ガスケット５２、に形成された第２流体導入孔により構成されているため、当該ガスケット５２と前記第２側面３２ｂとの密着により前記合流折返し部４３を確実に密閉しながら当該合流折返し部４３に前記第２流体が高速で導入されることを可能にする。
【0102】
前記第２の実施の形態では、前記折返し配列方向に配列される前記合流折返し部４３及び前記複数の第２折返し部４５Ｂをそれぞれ構成する前記複数の凹部が前記本体部３２に形成されているが、当該合流折返し部４３及び当該第２折返し部４５Ｂは前記密閉部材に形成されることも可能である。
【0103】
その例が第２の変形例として図１０及び図１１に示される。この変形例に係る閉止部材であるガスケット５２も、図４に示されるガスケット５２と同様に閉止部材本体５０の対向面５１に固定されるが、当該ガスケット５２には、前記第２流体導入流路４２に代えて前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれの合流折返し部４３に対応する複数の貫通穴が形成されている。前記複数の貫通穴のそれぞれは、前記合流折返し部４３の形状に対応する形状、この変形例では前記合流折返し方向（図１０では上方向、図１１では右方向）に長い矩形状、をなす。前記ガスケット５２は、前記閉止部材本体５０が前記本体部３２に締結されるのに伴って前記第２側面３２ｂに密着することにより、当該第２側面３２ｂと前記対向面５１との間で密閉された前記合流折返し部４３を画定する。
【0104】
前記ガスケット５２において前記合流折返し部４３が形成される位置は、前記閉止部材本体５０が前記本体部３２に締結されるのに伴って密閉される前記合流折返し部４３が第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄのそれぞれにおいて第１流体導入部４１の出口（図１０では右端開口）及び前記混合流体導出部４６ａの入口（図１０では右端開口）とつながる位置である。
【0105】
前記対向面５１は、単なる平面でもよいが、図１０に示されるような凹部５８を有していて当該凹部５８に前記ガスケット５２が嵌め込まれることにより前記閉止部材本体５０に対する前記ガスケット５２の位置決めがされることが、好ましい。当該凹部５８への当該ガスケット５２の嵌め込みは、前記折返し面である前記第２側面３２ｂと前記対向面５１との隙間を小さく抑えながら前記合流折返し部４３を形成するための十分な厚みを前記ガスケット５２に与えることを可能にし、また、前記ガスケット５２に形成された前記合流折返し部４３と前記閉止部材本体５０に形成された前記第２流体導入流路４２との相対位置が安定することを可能にする。
【0106】
一方、前記閉止部材本体５０には前記合流折返し部４３のそれぞれとつながる複数（この変形例では４本）の第２流体導入孔が形成され、当該複数の第２流体導入孔がそれぞれ前記第１～第４混合流路４０Ａ～４０Ｄの第２流体導入流路４２を構成する。前記閉止部材本体５０には、前記第２の実施の形態に係る前記第２流体分配器２２と同様の第２流体分配器２２が取付けられ、当該第２流体分配器２２は前記第２流体導入流路４２のそれぞれに直接つながって当該第２流体導入流路４２に直接第２流体を分配するように配置される。
【0107】
本発明は、以上説明した実施の形態及びその変形例に限定されない。本発明は、例えば次のような態様を包含する。
【0108】
（ａ）合流折返し部への第２流体の導入位置について
本発明に係る合流折返し部への第２流体導入流路による第２流体の導入位置は、当該第２流体と第１流体とを衝突させる位置に限定されず、仕様に応じて適宜変更されることが可能である。例えば、図４に示される第２流体導入流路４２は、同図に実線で示されるように前記第１流体導入部４１の出口に対向する位置、すなわち第１及び第２流体同士を衝突させる位置、に代えて、図４に二点鎖線４２Ａあるいは二点鎖線４２Ｂで示されるような位置に設けられてもよい。前記二点鎖線４２Ａで示される位置は、前記第１流体導入部４１と前記混合流体導出部４６ａとの間の位置（前記合流折返し方向の中間位置）であり、当該位置に設けられた第２流体導入流路４２は、前記第１流体導入部４１の出口から前記混合流体導出部４６ａの入口に向かって前記合流折返し方向（図４では上方向）に流れる第１流体に対してその流れ方向（合流折返し方向）と直交する方向に第２流体が導入されて合流することを可能にする。前記二点鎖線４２Ｂで示される位置は、第２流体導入流路４２が前記混合流体導出部４６ａの入口に対向する位置（前記合流折返し部４３の下流端に対向する位置）であり、当該位置に設けられた前記第２流体導入流路４２は、前記合流折返し部４３から前記混合流体導出部４６ａに流入する第１流体と同じ向きに第２流体が導入されて当該第１流体に合流することを可能にする。
本発明に係る合流折返し部への第２流体導入流路による第２流体の導入位置は、当該第２流体と第１流体とを衝突させる位置に限定されず、仕様に応じて適宜変更されることが可能である。例えば、図４に示される第２流体導入流路４２は、同図に実線で示されるように前記第１流体導入部４１の出口に対向する位置、すなわち第１及び第２流体同士を衝突させる位置、に代えて、図４に二点鎖線４２Ａあるいは二点鎖線４２Ｂで示されるような位置に設けられてもよい。前記二点鎖線４２Ａで示される位置は、前記第１流体導入部４１と前記混合流体導出部４６ａとの間の位置（前記合流折返し方向の中間位置）であり、当該位置に設けられた第２流体導入流路４２は、前記第１流体導入部４１の出口から前記混合流体導出部４６ａの入口に向かって前記合流折返し方向（図４では上方向）に流れる第１流体に対してその流れ方向（合流折返し方向）と直交する方向に第２流体が導入されて合流することを可能にする。前記二点鎖線４２Ｂで示される位置は、第２流体導入流路４２が前記混合流体導出部４６ａの入口に対向する位置（前記合流折返し部４３の下流端に対向する位置）であり、当該位置に設けられた前記第２流体導入流路４２は、前記合流折返し部４３から前記混合流体導出部４６ａに流入する第１流体と同じ向きに第２流体が導入されて当該第１流体に合流することを可能にする。
【0109】
（ｂ）合流折返し部について
本発明に係る合流折返し部は、前記第１流体導入部を通じて前記合流折返し部に導入される前記第１流体が前記第２流体導入流路を通じて前記合流折返し部に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部に流れることを許容するものであればよく、その具体的な形状は限定されない。前記合流折返し部は、例えば、前記第１流体導入部の出口と前記混合流体導出部の入口とを接続するのに必要な最小限の断面積を有するものであってもよい。ただし、図４等に示される前記合流折返し部４３のように前記混合流路面に対して直交する合流折返し方向に第１及び第２流体を流すように当該合流折返し方向に延びる形状を有するものは、前記第１流体導入部から前記合流折返し部を通じての前記混合流体導出部への第１流体の折返しを円滑に行わせることができる利点がある。また、先の「（ａ）合流折返し部への第２流体の導入位置について」の項で述べたように、合流折返し部に第２流体を導入する位置の自由度が高くなる利点もある。これらの利点は、前記混合部が前記第１折返し部及び前記第２折返し部を含む場合の当該第１折返し部及び当該第２折返し部についても同様である。
本発明に係る合流折返し部は、前記第１流体導入部を通じて前記合流折返し部に導入される前記第１流体が前記第２流体導入流路を通じて前記合流折返し部に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部に流れることを許容するものであればよく、その具体的な形状は限定されない。前記合流折返し部は、例えば、前記第１流体導入部の出口と前記混合流体導出部の入口とを接続するのに必要な最小限の断面積を有するものであってもよい。ただし、図４等に示される前記合流折返し部４３のように前記混合流路面に対して直交する合流折返し方向に第１及び第２流体を流すように当該合流折返し方向に延びる形状を有するものは、前記第１流体導入部から前記合流折返し部を通じての前記混合流体導出部への第１流体の折返しを円滑に行わせることができる利点がある。また、先の「（ａ）合流折返し部への第２流体の導入位置について」の項で述べたように、合流折返し部に第２流体を導入する位置の自由度が高くなる利点もある。これらの利点は、前記混合部が前記第１折返し部及び前記第２折返し部を含む場合の当該第１折返し部及び当該第２折返し部についても同様である。
【0110】
（ｃ）混合部について
本発明に係る混合部の具体的な形状も限定されない。当該混合部は、前記第１流体と前記第２流体との混合を十分に進行させるための流路長を有するものであればよく、例えば、特定の一方向に長く延びるものや、任意の方向に蛇行するものであってもよい。ただし、前記第１及び第２の実施の形態に係る前記混合部４４のように、前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部とともに共通の混合流路面に沿って前記混合流体を往復させながら当該混合流体における前記第１流体と前記第２流体との混合を進行させるように形成されたものは、コンパクトな構造で、前記第１及び第２流体を互いに合流させるのに加えてその合流後の第１及び第２流体の混合を進行させるために十分な流路長（前記混合部の長さ）を確保する（例えば反応器の場合には第１流体と第２流体との間での反応を進行させるために十分な時間を確保する）ことを可能にする利点がある。また、前記合流折返し部での前記第１流体と前記第２流体との合流で十分な混合効果が得られるために、その下流側で前記第１折返し部と前記第２折返し部とを結ぶそれぞれの往復流路は混合促進のために複雑な形状を有する必要はなく、当該往復流路を例えば図１及び図３に示されるような直線状にすることによって流路抵抗の増大や閉塞のリスクを抑えることが可能である。
本発明に係る混合部の具体的な形状も限定されない。当該混合部は、前記第１流体と前記第２流体との混合を十分に進行させるための流路長を有するものであればよく、例えば、特定の一方向に長く延びるものや、任意の方向に蛇行するものであってもよい。ただし、前記第１及び第２の実施の形態に係る前記混合部４４のように、前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部とともに共通の混合流路面に沿って前記混合流体を往復させながら当該混合流体における前記第１流体と前記第２流体との混合を進行させるように形成されたものは、コンパクトな構造で、前記第１及び第２流体を互いに合流させるのに加えてその合流後の第１及び第２流体の混合を進行させるために十分な流路長（前記混合部の長さ）を確保する（例えば反応器の場合には第１流体と第２流体との間での反応を進行させるために十分な時間を確保する）ことを可能にする利点がある。また、前記合流折返し部での前記第１流体と前記第２流体との合流で十分な混合効果が得られるために、その下流側で前記第１折返し部と前記第２折返し部とを結ぶそれぞれの往復流路は混合促進のために複雑な形状を有する必要はなく、当該往復流路を例えば図１及び図３に示されるような直線状にすることによって流路抵抗の増大や閉塞のリスクを抑えることが可能である。
【0111】
（ｄ）それぞれの方向について
本発明に係る第１導入方向及び第２導入方向は、これらが互いに逆向きの方向であるという条件を満たす範囲で任意に設定されることが可能である。例えば、前記混合流路面が水平面であって前記第１及び第２導入方向がそれぞれ水平方向であってもよい。この場合、前記混合部の前記流路展開方向も水平方向とし、前記混合流路面と直交する鉛直方向に複数の混合流路が配列されることにより、コンパクトな構造で多くの第１及び第２流体を混合処理することが可能である。あるいは、図１及び図３に示される前記第１流体導入部４１及び混合流体導出部４６ａとは逆に第１流体導入部の下方に混合流体導出部が配置されて混合部が下方に展開されてもよい。また、混合部の流路展開方向（折返し部配列方向）は単一の方向でなくてもよく、例えば当該混合部が途中で折り返して逆向きに展開する（例えば図１に示される混合部４４が上端で折り返して水平方向にずれた位置で下方に展開する）ように形成されてもよい。いずれの場合も、前記第１導入方向、前記導出方向及び前記第２導入方向が共通の混合流路面に沿う方向であれば、それぞれが前記主流路及び前記第２流体導入流路を含む複数の混合流路を前記混合流路面と直交する方向にコンパクトに配列することが可能になる。
本発明に係る第１導入方向及び第２導入方向は、これらが互いに逆向きの方向であるという条件を満たす範囲で任意に設定されることが可能である。例えば、前記混合流路面が水平面であって前記第１及び第２導入方向がそれぞれ水平方向であってもよい。この場合、前記混合部の前記流路展開方向も水平方向とし、前記混合流路面と直交する鉛直方向に複数の混合流路が配列されることにより、コンパクトな構造で多くの第１及び第２流体を混合処理することが可能である。あるいは、図１及び図３に示される前記第１流体導入部４１及び混合流体導出部４６ａとは逆に第１流体導入部の下方に混合流体導出部が配置されて混合部が下方に展開されてもよい。また、混合部の流路展開方向（折返し部配列方向）は単一の方向でなくてもよく、例えば当該混合部が途中で折り返して逆向きに展開する（例えば図１に示される混合部４４が上端で折り返して水平方向にずれた位置で下方に展開する）ように形成されてもよい。いずれの場合も、前記第１導入方向、前記導出方向及び前記第２導入方向が共通の混合流路面に沿う方向であれば、それぞれが前記主流路及び前記第２流体導入流路を含む複数の混合流路を前記混合流路面と直交する方向にコンパクトに配列することが可能になる。
【符号の説明】
【0112】
１０ 第１流体供給部
２０ 第２流体供給部
３０，３０Ａ 流体混合器
３２ 本体部
３２ｂ 第２側面（折返し面）
３４Ｂ 第２閉止部材（導入側閉止部材）
４０ 混合流路
４０Ａ 第１混合流路
４０Ｂ 第２混合流路
４０Ｃ 第３混合流路
４０Ｄ 第４混合流路
４１ 第１流体導入部
４２ 第２流体導入流路
４３ 合流折返し部
４４ 混合部
４５Ａ 第１折返し部
４５Ｂ 第２折返し部
４６ 往復流路部
４６ａ 混合流体導出部
５０ 閉止部材本体
５２ ガスケット（密閉部材）
５６，５７ 第２流体供給孔
２０ 第２流体供給部
３０，３０Ａ 流体混合器
３２ 本体部
３２ｂ 第２側面（折返し面）
３４Ｂ 第２閉止部材（導入側閉止部材）
４０ 混合流路
４０Ａ 第１混合流路
４０Ｂ 第２混合流路
４０Ｃ 第３混合流路
４０Ｄ 第４混合流路
４１ 第１流体導入部
４２ 第２流体導入流路
４３ 合流折返し部
４４ 混合部
４５Ａ 第１折返し部
４５Ｂ 第２折返し部
４６ 往復流路部
４６ａ 混合流体導出部
５０ 閉止部材本体
５２ ガスケット（密閉部材）
５６，５７ 第２流体供給孔
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】